重油催化裂化烟机CO超标原因分析及处理方案

王恒，张嘉毓，隋建国，赵国君，张靖铭

（1.中国石油大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163711；2.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318）

重油催化裂化烟机CO超标原因分析及处理方案

王恒1，张嘉毓2，隋建国1，赵国君1，张靖铭1

（1.中国石油大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163711；2.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318）

某重油催化装置主风机厂房因烟机机械密封磨损造成烟气泄漏导致CO超标，装置通过对烟气轮机进行检修、增设通风设施及加强监测，降低了CO室内监测值，达到国家标准要求。

重油催化装置；CO监测；烟气轮机；泄漏

某1 400 kt/a重油催化裂化装置是由北京设计院承担主体设计，其分馏塔共有32层塔盘，塔底部装有10层人字档板，装置运行以来一直都比较平稳。该装置主要由反应再生、分馏、吸收稳定、烟气回收机组、气压机、CO焚烧炉、产品精制等部分组成。以减压渣油、减压蜡油、酮苯蜡膏、糠醛抽出油调和为原料，采用超稳分子筛催化剂。主要产品为液化气、汽油、轻柴油、油浆等。工艺路线采用超稳分子筛催化剂提升管反应，同轴、重叠式两段再生工艺，并配有烟气回收和外取热器［1］。

1 装置概况

装置主风机组是由兰炼机械厂制造的烟气轮机、陕西鼓风机厂制造的轴流压缩机、南京高速齿轮箱厂制造的齿轮箱和上海电机厂制造的电动/发电机组成。轴流压缩机的任务是为再生催化剂烧焦提供用风，同时为催化剂流化提供动力。轴流压缩机是陕西鼓风机厂引进瑞士苏尔寿公司技术设计制造的，具有流量调节范围宽和效率高的特点。烟气轮机的任务是回收催化剂再生所产生高温烟气中的热能和压力能。机组为重油催化裂化装置的关键设备，采用三机组配置型式，即“烟气轮机—轴流压缩机—增速箱—电动/发电机”。烟气轮机为轴向进气，垂直向上排气，双级悬臂式的结构，它主要由进气导流锥、转子组件、进气机壳、排气机壳、过渡机壳、轴承箱、轴承、底座、轴封系统等部分组成。烟气轮机主要技术参数见表1。

表1 烟气轮机主要技术参数

2 烟气轮机CO超标

装置主风机组是能量回收系统中的一部分，是催化裂化装置的关键设备，采用三机组配置型式，即“烟气轮机—轴流压缩机—电动/发电机”。轴流压缩机的任务是为再生催化剂烧焦提供用风，同时为催化剂流化提供动力；烟气轮机的任务是回收催化剂再生所产生高温烟气中的热能和压力能，作为原动机驱动轴流压缩机运行。在2015年全装置大检修时，主风机组随检修期同步检修。在开工后，发现主风机厂房CO含量超标，高达48×10-6，怀疑烟气轮机密封有问题，烟气发生泄漏。主风机厂房因烟机机械密封磨损造成烟气泄漏，烟气中含有CO，室内CO超过国家标准要求30 mg/m3，会对作业人员造成身体健康上的损害，严重时可能造成生命安全［2］。

3 CO超标的处理方案

为了处理烟气轮机泄露问题，从2016年9月2日至19月6日，对k101f机组进行检修。分别从振动情况：2015年大检修开车后烟机一直平稳运行，至16年7月振动开始上升，停机前轮盘侧最高超80um；温度情况：2015年大检修开车后至停机前，烟机轮盘侧瓦温最高79℃（80℃报警）；CO报警：2015年大检修开车后厂房内经常CO超标报警，分析是小盖板气封或过渡环法兰泄漏［3］。

（1）流道内催化剂较多。进汽锥内部、动叶片表面、静叶片表面等。且催化剂颜色、状态不同。进汽锥中催化剂以粉磨状居多，灰白色，动叶表面以片状居多，且有一定的脆硬性，在二级静叶顶端（磨损位置）发现黑色块状催化剂，且质地坚硬。其它位置有少量黑色但不坚硬的催化剂，见图1。

图1 烟机轮盘及叶片磨损情况

从图1可见，残存催化剂量比较大，但状态和存在位置，没有明显不同。2015年检修开机后一直平稳运行，至2016年7月，振动开始持续上升，说明可能在此期间工艺有变化，催化剂泄漏量开始增加［4］。

处理方案：检修时对转子及进汽锥进行了高压水清洗及手工清理。

（2）一级轮盘与二级动叶有磨损在一级轮盘与二级静叶顶配合位置，粘结的催化剂成块，将一级轮盘及一级动叶根磨损成沟，见图2。

图2 一级轮盘及一级动叶根磨损

二级静叶顶部分磨损。对比之前检修，也出过此位置的磨损，但程度没有这次严重，且此位置并不是经常性磨损的位置。回装时检查本体同心发现壳体稍有变形但不大，复查该位置间隙，发现正上方间隙小，约3.7 mm，下部4.5 mm左右，均小于5 mm的标准间隙。但间隙小不是磨损的根本原因，催化剂泄漏粘结才是根本原因，即使此间隙增大1～2 mm，只是延缓开始磨损的日期，磨损的本质不会改造。如具备条件，可考虑在保证对中的前提下进一步调整本体同心，或在保证强度及耐冲刷性能的前提下，打磨静叶叶顶，减小该位置厚度，从而增加间隙［5～9］。

处理方案：检修更换了二级静叶。

（3）二级静叶蜂窝密封脱落，见图3。

图3 二级静叶蜂窝密封脱落

对比以往检修，该密封经常脱落，严重时脱落破碎且部分缺失，而该次虽脱落，但未破碎。分析原因，可能是此位置温度高，开停机温差大，催化剂冲刷重，该种密封不适合该工况或密封质量差。气封如果是运行时脱落，应该磨损较重且有可能破碎，脱落未破碎，说明有可能是停机过程中脱落的。该种密封成本高，故障率高，最近一次的新气封外观与前几次有差别，材质较硬，蜂窝孔不如旧气封细密，在提升机组能效方面作用可能有限，可考虑改成其它形式低成本的密封［10］。

处理方案：检修更换了密封。

（4）小盖板蜂窝密封孔有一部分被催化剂堵塞。

处理方案：更换小盖板气封I，清理并减小气封间隙。

（5）振动问题。解体前经状态监测，认为转子不平衡是主要原因，解体后，现象与之对应（叶片结垢），不平衡现象确实存在。同时碰磨现象也较重。检查瓦的磨损情况和瓦间隙，没有发现问题。说明引起振动的原因是不平衡加碰磨。

处理方案：更换转子，使用04号转子（2012年10月15日首次投用），及该转子一级叶片（累计运行659 d），二级叶片使用05号转子配套产的叶片（累计运行392 d）。并做动平衡合格。

（6）轮盘侧瓦温度高。解体检查瓦完好，未见磨损痕迹，复查间隙与2015年安装时一致且不超标。分析原因是小盖板蜂窝气封漏气，热传递致使瓦温高。2015年全新瓦及轴承箱，可能油路不畅，热量带不走引起瓦温高［11］。

处理方案：更换小盖板气封并调整间隙达到0.75 mm，同时需清理油路，并将油嘴盖的上油孔（油路中管径最小位置）部扩孔，从5.0 mm扩大到5.7 mm。另外了加大瓦口泄油槽。

（7）CO报警问题。原因是过渡环位置下方保温外部有条状烟熏痕迹，在喇叭口上面有一片状烟熏痕迹解体过渡环位置，在检修前怀疑过渡环或小盖板漏气，解体过渡环未发现法兰口冲刷泄漏痕迹，但原安装的石墨垫，已全部消失，消失原因尚不明确，如果是此位置泄漏，那么泄漏量将会很大，与实际不符。小盖板气封间隙明显超差。进一步分析超差的原因，以往检修时因壳体变形，壳体中分面与轴承箱中分面错位，曾发生小盖板拆卸困难的问题，当时将直口间隙加大，而调整气封间隙时，小盖板中分面未安装垫片，当正式回装时，中分面垫片将小盖板抬高（直口间隙1 mm），引起气封间隙大而泄漏。

处理方案：过渡环法兰不使用石墨垫，改用HICOM-H800密封胶，小盖板气封更换并调整间隙，在小盖板中分面不使用垫片，也用H800密封胶。

（8）其它辅助措施。设置固定式一氧化碳报警器1台；设置通风系统将泄漏一氧化碳抽出排到厂房外；打开厂房泄漏源两侧窗户通风；岗位人员进入时必须佩戴防毒面具；每周至少1次使用便携式一氧化碳报警器监测室内空气中CO含量。

4 结束语

该重油催化裂化装置经过烟气轮机改造、并实施了多项科学合理的处理方案后，收到的实际效果显著。CO监测值下降明显，2017年1～2月CO检测的平均值为11.5×10-6，最高值为19×10-6，符合国家标准CO室内监测标准。

［1］顾伯勤，时黎霞，陆晓峰.不锈钢柔性石墨缠绕垫片的高温性能研究［J］.石油机械，2000，28（2）：13-16.

［2］陆晓峰，沈轶.高温法兰密封接头可靠性分析［J］.压力容器，2007，24（9）：20-24.

［3］孙鸿燕，朱志怀.石墨缠绕高温性能研究及应用［J］.江西化工，1999（3）：32-33.

［4］潘先锋.催化裂化装置烟机入口管道法兰泄漏原因分析［J］.石油/化工通用机械，2014（12）：57-60.

［5］陈俊武.催化裂化工艺与工程（第二版）［M］.北京：中国石化出版社，2005：461-463.

［6］于达荣，宫超.催化裂化装置待生斜管震动的处理及分析［J］.安庆石化，1998（3）：20-23.

［7］孙丽丽.现代化炼油厂技术集成应用的设计思路［J］.当代石油化工，2010（2）：8-12.

［8］许友好，张久顺，龙军.生产清洁汽油组分的催化裂化新工艺MIP［J］.炼油技术与化工，2001，32（8）：1-5.

［9］于国庆，高金森，徐春明.催化裂化装置汽提段及汽提工艺研究进展［J］.当代化工，2004，33（2）：68-71

［10］张海军.合成气CO微量超标原因分析及解决建议［J］.大化科技，2004（4）：43-45.

［11］李爱菊，冯宝琦.甲醇装置CO饱和塔腐蚀原因及安全分析［J］.石油化工设备，2007（5）：24-26.

Reason analysis of flue gas turbine CO exceeding standard in heavy oil fluid catalytic cracking unit and treatment scheme

Wang Heng1，Zhang Jiayu2，Sui Jianguo1，Zhao Guojun1，Zhang Jingming1
（1.Oil Refinery of PetroChina Daqing Petrochemical Company,Daqing 163711,China;2.Institute of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University,Daqing 163318,China）

TThe main air blower house of a heavy oil catalytic cracking unit had flue gas leakage which caused CO exceeding standard due to mechanical seal abrasion of flue gas turbine.By overhauling to the flue gas turbine,adding ventilation equipment and enhancing monitoring,the indoor CO monitoring value was reduced,the national requirement was met.

heavy oil catalytic cracking unit;CO monitoring;flue gas turbine;leak

TQ051

B

1671-4962（2017）06-0016-03

2015-08-02

王恒，男，工程师，2008年毕业于辽宁石油化工大学化学工程与工艺专业，现从事催化裂化生产工艺技术管理工作。